Мідна руда — видобуток міді, рафінування, родовища

Мідь, активно використовувана практично у всіх галузях промисловості, видобувається з різних руд, найпоширенішою з яких є борніт. Популярність цієї мідної руди пояснюється не тільки високим вмістом міді в її складі, а й значними запасами борніту в надрах нашої планети.

самородна мідь

Родовища мідних руд

Мідні руди — це скупчення мінералів, в яких, крім міді, містяться і інші елементи, що формують їх властивості, зокрема нікель. До категорії мідних зараховують ті типи руд, в яких даного металу міститься така кількість, щоб його було економічно доцільно видобувати промисловими методами. Таким умовам задовольняють руди, вміст міді в яких знаходиться в межах 0,5-1%. Наша планета має запас медесодержащими ресурсів, основну частину з яких (90%) складають мідно-нікелеві руди.

Велика частина запасів мідних руд в Росії знаходиться в Східному Сибіру, ??на Кольському півострові, в Уральському регіоні. У списку лідерів за сумарними запасами таких руд знаходиться Чилі, також розробляються родовища в наступних країнах: США (порфірову руди), Казахстані, Замбії, Польщі, Канаді, Вірменії, Заїрі, Перу (порфірову руди), Конго, Узбекистані. Фахівці підрахували, що в великих родовищах всіх країн міді сумарно міститься близько 680 млн тонн. Природно, питання про те, як видобувають мідь в різних країнах, необхідно розглядати окремо.

ковеллін

Всі родовища мідних руд діляться на кілька категорій, що розрізняються за генетичними і промислово-геологічним характеристикам:

• стратиформного група, представлена ??мідними сланцями і пісковиками;
• руди колчеданного типу, до яких відносяться самородна і жильна мідь;
• гідротермальні, що включають руди, звані мідно-порфіровими;
• магматичні, які представлені найбільш поширеними рудами мідно-нікелевого типу;
• руди скарнового типу;
• карбонатовие, представлені рудами железомедного і карбонатитового типу.

У Росії видобуток міді здійснюється переважно на родовищах сланцевого і піщаного типу, в яких руда міститься в медноколчеданних, мідно-нікелевої і мідно-порфіровою формах.

борніт

Природні сполуки з вмістом міді

Чистий мідь, яку собою представляють її самородки, представлена ??в природі в дуже незначних кількостях. В основному мідь в природі присутня у вигляді різних сполук, найбільш поширеними з яких є наступні.

• Борніт — мінерал, який отримав свою назву на честь вченого з Чехії І. Борна. Це сульфидная руда, хімічний склад якої характеризує її формула — Cu5FeS4. Борніт має й інші назви: строкатий колчедан, мідний пурпур. У природі ця руда представлена ??в двох поліморфних видах: низькотемпературної Тетрагонально-скаленоедрический (температура менше 228 градусів) і високотемпературної кубічно-гексаоктаедріческой (більше 228 градусів). Даний мінерал може мати різні види і залежно від свого походження. Так, екзогенний борніт — це вторинний ранній сульфід, який дуже нестійкий і легко руйнується при вивітрюванні. Другий тип — ендогенний борніт — характеризується непостійністю хімічного складу, в якому можуть бути присутніми халькозин, галеніт, сфалерит, пірит і халькопірит. Теоретично мінерали даних видів можуть включати до свого складу від 25,5% сірки, понад 11,2% заліза і понад 63,3% міді, але на практиці таке зміст цих елементів ніколи не витримується.
• Халькопірит — мінерал, хімічний склад якого характеризується формулою CuFeS2. Халькопірит, що має гідротермальної походження, раніше називали мідним колчеданом. Поряд зі сфалеритом і ґаленітом він входить в категорію поліметалічних руд. Даний мінерал, який, крім міді, містить в своєму складі залізо і сірку, формується в результаті протікання метаморфічних процесів і може бути присутнім в двох типах мідних руд: контактово-метасоматичні виду (скарни) і гірські метасоматические (грейзени).
• Халькозін — сульфідна руда, хімічний склад якої характеризується формулою Cu2S. Така руда містить в своєму складі значну кількість міді (79,8%) і сірку (20,2%). Цю руду часто називають «мідним блиском», що пояснюється тим, що її поверхня виглядає як відблискує метал, що володіє різними відтінками — від свинцево-сірого до абсолютно чорного. У медесодержащими рудах халькозин виглядає як щільні або дрібнозернисті включення.

халькопірит

У природі зустрічаються і більш рідкісні мінерали, які містять в своєму складі мідь.

• Куприт (Cu2O), що відноситься до мінералів оксидной групи, часто можна зустріти в місцях, де є малахіт і самородна мідь.
• Ковеллін — сульфідна порода, сформована метасоматичні шляхом. Вперше цей мінерал, вміст міді в якому становить 66,5%, був виявлений на початку позаминулого століття в околицях Везувію. Зараз ковеллин активно видобувають на родовищах в таких країнах, як США, Сербія, Італія, Чілі.
• Малахіт — мінерал, добре відомий усім як камінь. Напевно всі бачили вироби з цього красивого мінералу на фото або навіть є їх власниками. Малахіт, який в Росії дуже популярний, — це вуглекисла мідна зелень або дігідрококскарбонат міді, що відноситься до категорії поліметалічних медесодержащими руд. Знайдений малахіт свідчить про те, що поруч є родовища інших мінералів, що містять мідь. У нашій країні велике родовище цього мінералу знаходиться в районі Нижнього Тагілу, раніше його добували і на Уралі, але зараз його запаси там значно виснажені і не розробляються.
• Азурит — мінерал, який через свого синього кольору також називають «мідної блакиттю». Він характеризується твердістю 3,5-4 одиниці, основні його родовища розробляються в Марокко, Намібії, Конго, Англії, Австралії, Франції та Греції. Азурит часто зрощується з малахітом і залягає в тих місцях, де поблизу розташовані родовища медесодержащими руд сульфидного типу.

Технології виробництва міді

Щоб витягти мідь з мінералів і руд, про які ми говорили вище, в сучасній промисловості застосовуються три технології: гідрометалургійна, пірометаллургічекая і електроліз. Пірометаллургічекая методика збагачення міді, яка є найпоширенішою, в якості сировини використовує халькопирит. Дана технологія передбачає виконання кількох послідовних операцій. На першому етапі проводиться збагачення мідної руди, для чого використовується окислювальний випал або флотация.

Метод флотації грунтується на тому, що порожня порода і її частини, в яких міститься мідь, змочуються по-різному. При приміщенні всієї маси породи в ванну з рідким складом, в якому формуються повітряні бульбашки, та її частина, яка містить в своєму складі мінеральні елементи, транспортується цими бульбашками на поверхню, прилипаючи до них. У підсумку на поверхні ванни збирається концентрат — чорнова мідь, в якому даного металу міститься від 10 до 35%. Саме з такого порошкоподібного концентрату і відбувається подальше отримання чистої міді.

Дещо по-іншому виглядає окислювальний випал, за допомогою якого збагачують мідні руди, що містять в своєму складі значну кількість сірки. Дана технологія передбачає нагрів руди до температури 700-8000, в результаті якого сульфіди окислюються і вміст сірки в мідної руди зменшується практично в два рази. Після такого випалу збагачену руду розплавляють в відбивних або шахтних печах при температурі 14500, в результаті чого отримують штейн — сплав, що складається з сульфідів міді і заліза.

Розлив міді за формами

Властивості отриманого штейну слід поліпшити, для цього його обдувають в горизонтальних конвертерах без подачі додаткового палива. В результаті такого бічного обдування залізо і сульфіди окислюються, оксид заліза переводять в шлак, а сірку — в SO2.

Чорнова мідь, яка виходить в результаті такого процесу, містить до 91% даного металу. Щоб зробити метал ще чистіше, необхідно виконати рафінування міді, для чого з нього необхідно видалити сторонні домішки. Це досягається за допомогою технології вогневого рафінування і підкисленого розчину мідного купоросу. Таке рафінування міді називають електролітичним, воно дозволяє отримати метал з чистотою 99,9%.

Існує ще і гідрометалургійний спосіб збагачення міді, який має на увазі вилуговування металу за допомогою сірчаної кислоти. В результаті такого вилуговування отримують розчин, з якого потім і виділяють мідь і інші метали, в тому числі і дорогоцінні. Дана технологія застосовується для збагачення руд, які характеризуються дуже незначним вмістом міді в своєму складі.